第10章 实验十二 练习使用多用电表-【优化探究】2025年高考物理一轮复习高考总复习配套课件（教科版2019）

实验十二　练习使用多用电表 第十章　电路及其应用 实验技能 自主学习 实验要点 互动探究 达标检测 巩固提高 命题点一　教材原型实验 命题点二　实验创新设计 内容索引 实验技能 自主学习 一 3 1．实验目的 (1)了解多用电表的构造和原理，掌握多用电表的使用方法。 (2)会使用多用电表测电压、电流及电阻。 (3)会用多用电表探索黑箱中的电学元件。 2．实验器材 多用电表，电学黑箱，直流电源，开关，导线若干，小灯泡，二极管，定值电阻(大、中、小)三个。 3．多用电表的外部构造(如图所示) 多用电表可以用来测量电流、电压、电阻等，并且每一种测量项目都有几个量程。上半部分为表盘，表盘上有电流、电压、电阻等多种量程的刻度；下半部分为选择开关，它的四周刻有各种测量项目和量程。 多用电表面板上还有：欧姆表的欧姆调零旋钮(使电表指针指在右端零欧姆 处)，指针定位螺丝(使电表指针指在左端的“0”位置)，表笔的正、负插孔(红表笔插入“＋”插孔，黑表笔插入“－”插孔)。 4．用多用电表测量小灯泡的电压和电流 (1)观察多用电表的外形，认识选择开关对应的测量项目及量程。 (2)检查多用电表的指针是否停在表盘刻度左端的零位置。若不指零，则可用小螺丝刀进行机械调零。 (3)将红、黑表笔分别插入“＋”“－”插孔。 (4)按如图甲所示连好电路，将多用电表选择开关置于直流电压挡，测小灯泡两端的电压。 (5)按如图乙所示连好电路，将选择开关置于直流电流挡，测量通过小灯泡的电流。 5．用多用电表测定值电阻的阻值 (1)原理 (2)测量步骤 ①调整定位螺丝，使指针指向电流的零刻度。 ②将选择开关置于欧姆挡的“×1”挡，短接红、黑表笔，调节欧姆调零旋钮，使指针指向电阻的零刻度，然后断开表笔，再使指针指向∞刻度处。 ③将两表笔分别接触阻值为几十欧的定值电阻两端，读出指示的电阻值，然后断开表笔，与标定值进行比较。 ④选择开关改置“×100”挡，重新进行欧姆调零。 ⑤再将两表笔分别接触标定值为几千欧的电阻两端，读出指示的电阻值，然后断开表笔，与标定值进行比较。 ⑥测量完毕，将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡。 6．用多用电表测二极管的正、反向电阻 (1)认识二极管：晶体二极管由半导体材料制成，它的符号如图所示，左端为正极，右端为负极。 特点：当给二极管加正向电压时电阻很小，当给二极管加反向电压时电阻很大。 (2)用欧姆挡判断二极管的正负极 将多用电表欧姆挡调零之后，若多用电表指针偏角很大，则黑表笔接触二极管的正极，红表笔接触二极管的负极(如图甲)；若多用电表指针偏角很小，则黑表笔接触二极管的负极，红表笔接触二极管的正极(如图乙)。 7．用多用电表探索黑箱内的电学元件 判断目的 应用挡位 现象 电源 电压挡 两接线柱正、反接时均无示数，说明无电源 电阻 欧姆挡 两接线柱正、反接时示数相同 二极管 欧姆挡 正接时示数很小，反接时示数很大 电容器 欧姆挡 指针先指向某一小阻值，后逐渐增大到“∞”，且指针摆动越来越慢 电感线圈 欧姆挡 示数由“∞”逐渐减小到某一较小固定示数 1．数据处理 (1)测电阻时，电阻值等于指针的示数与倍率的乘积。指针示数的读数一般读两位有效数字。 (2)测电压和电流时，如果所读表盘的最小刻度为1、0.1、0.01等，读数时应读到最小刻度的下一位，若表盘的最小刻度为0.2、0.02、0.5、0.05等，读数时只读到与最小刻度位数相同即可。 2．注意事项 (1)表内电源正极接黑表笔，负极接红表笔，但是红表笔插入“＋”孔，黑表笔插入“－”孔，注意电流的实际方向。 (2)区分“机械零点”与“欧姆零点”。机械零点是表盘刻度左侧的“0”位置，调整的是表盘下边中间的定位螺丝；欧姆零点是指刻度盘右侧的“0”位置，调整的是欧姆调零旋钮。 (3)测电压时，多用电表应与被测元件并联；测电流时，多用电表应与被测元件串联。 (4)测量电阻时，每变换一次挡位都要重新进行欧姆调零。 (5)欧姆表读数时应注意乘以相应挡位的倍率。 (6)使用多用电表时，手不能接触测试笔的金属杆，特别是在测电阻时，更应注意不要用两只手同时接触测试笔的金属杆。 (7)测量电阻时待测电阻要与其他元件和电源断开，否则不但影响测量结果，甚至可能损坏电表。 (8)如果长期不用欧姆表，应把表内电池取出。 (9)在研究二极管的单向导电性时，切记在二极管正向导通的情况下电路中必须连有灯泡或其他用电器，不能只连接一个二极管，否则极易烧坏二极管。 3．误差分析 (1)电池用旧后，电动势会减小，内电阻会变大，致使电阻测量值偏大，要及时更换新电池。 (2)欧姆表的表盘刻度不均匀，估读时易带来误差，要注意其左密右疏的特点。 (3)由于欧姆表刻度的非线性，表头指针偏转过大或过小都会使误差增大，因此要选用恰当挡位，使指针指在中值附近。 (4)读数时的观测易产生偶然误差，要垂直表盘正对指针读数。 二 实验要点 互动探究 21 命题点一　教材原型实验 角度1　多用电表原理及读数 [典例1]　如图(a)为某同学组装完成的简易多用电表的电路图，图中E是电池，R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻，R6是可变电阻。虚线方框内为换挡开关，A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位，5个挡位分别为直流电压1 V 挡和5 V挡、直流电流1 mA挡和2.5 mA挡、欧姆×100 Ω挡。改装多用表表盘如图(b)所示。 (1)测量时，A端接的是________(选填“红”或“黑”)表笔；若B端与触点“1”相连，则此时多用电表的挡位为________挡，若B端与触点“5”相连，则此时多用电表的挡位为________挡。(挡位填写要求具体到量程) (1)根据欧姆表内部结构可知，黑表笔接电源正极，红表笔接电源负极，所以与A端相连的是黑表笔；若B端是与“1”相连的，则此时应为量程较大的电流表，所以多用电表的挡位为2.5 mA；若B端与触点“5”相连，则此时应为量程较大的电压表，所以多用电表的挡位为5 V。 黑 2.5 mA 5 V (2)若B端与触点“1”相连，进行相关测量时，多用电表指针指示位置如图(b)所示，则此时多用电表的读数为________。 (2)此时多用电表的读数为1.50 mA。 1.50 mA 4 500 (4)若电池E由于长时间使用后，电动势由1.5 V下降到1.2 V，但仍可调零。用重新调零后的欧姆表测得某待测电阻阻值为500 Ω，则这个待测电阻阻值的真实值为________ Ω。 400 角度2　欧姆表的使用 [典例2]　(2024·四川南充高三诊断)某学生实验小组利用图1所示电路，测量多用电表内电池的电动势和电阻“×1 k”挡内部电路的总电阻。使用的器材有：多用电表；电压表(量程5 V，内阻十几千欧)；滑动变阻器(最大阻值5 kΩ)；导线若干。 (1)将多用电表挡位调到电阻“×1 k”挡， 再将红表笔和黑表笔________，调零点。 短接 (1)欧姆表使用前一定要欧姆调零，即红黑表笔短接后调节调零旋钮，使电流表满偏。 (2)将图1中多用电表的红表笔和________(选填“1”或“2”)端相连，黑表笔连接另一端。 1 (2)多用电表的红表笔对应欧姆表内电源的负极，所以红表笔应接电压表的负接线柱，故红表笔接触1。 (3)调节滑动变阻器的滑片，使其接入电路的阻值为零，此时电压表的示数为4.5 V，多用电表指针的示数如图2所示。则电压表的内阻是________ kΩ，欧姆表内部电源的电动势为________ V(结果保留三位有效数字)。 16.0 8.72 (4)若该欧姆表的刻度值是按电动势为9.0 V刻度的，当电池的电动势下降到7.0 V时，欧姆表仍可调零。若重新调零后的欧姆表测得某待测电阻阻值为18.0 kΩ，则这个待测电阻的真实值为________ kΩ(结果保留三位有效数字)。 14.0 角度3　使用多用电表判断二极管的正负极 [典例3]　小华同学的爸爸是电气工程师，小华经常看到爸爸用多用电表进行一些测量。小华在高中物理课堂上学习了多用电表的用法之后，爸爸给他出了一道题目，让他通过测量找到发光二极管的负极。 (1)小华同学做了如下两步具体的操作：第一，将多用电表选择开关旋转到电阻挡的“×1”挡，经过__________之后，他把红表笔接在二极管的短管脚上，把黑表笔接在二极管的长管脚上，发现二极管发出了耀眼的白光；然后他将两表笔的位置互换以后，发现二极管不发光。这说明二极管的负极是________(选填“长管脚”或“短管脚”)所连接的一极。 欧姆调零 短管脚 (1)在测量电阻时，选择挡位后首先要进行欧姆调零；二极管发光时处于正向导通状态，因此黑表笔所接的长管脚为二极管的正极，短管脚为负极。 (2)小华同学的好奇心一下子就被激发起来了，他琢磨了一下，然后又依次用电阻挡的“×1”挡、“×10”挡、“×100”挡、“×1 k”挡分别进行了二极管导通状态的准确的测量，他发现二极管发光的亮度越来越________(选填“大”或“小”)，请帮助他分析一下具体的原因：______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ____________________________________________________________。 小 命题点二　实验创新设计 角度1　应用多用电表检测电路故障 [典例4]　某同学连接的实验实物图如图所示，合上开关S后，发现A、B灯都不亮，他采用下列两种方法检查故障。 (1)用多用电表的直流电压挡进行检查。 ①在测试a、b间直流电压时，红表笔应接触________(选填“a”或“b”)。 ①测试时红表笔应接电势高的a点。 a ②该同学测试结果如下表所示，根据测试结果，可以判定故障是________(假设只有下列中的某一项有故障)。 A.灯A断路　　　　　　　 B．灯B短路 C．c、d段断路 D．d、f段断路 测试点 电压示数 a、b 有示数 c、b 有示数 c、d 无示数 d、f 有示数 D ②根据测试结果，a、b间有示数，说明b→电源→a完好；c、b间有示数，说明b→电源→a→c完好；c、d间无示数，说明d→e→灯B→f→b间存在断路或A灯短路，又灯B也不亮，故只能是前一种情况；d、f间有示数，说明f→b→电源及d→c→a→电源完好，故应是d、f段断路，另外，若灯B短路，则d、f间应无示数。故选D。 (2)用欧姆挡检查。 ①测试前，应将开关S__________(选填“断开”或“闭合”)。 (2)①用欧姆挡检查时，测试前应首先将开关S断开。 断开 ②测试结果如下表所示，由此可以断定故障是________。 A.灯A断路 B．灯B断路 C．灯A、B都断路 D．d、e间导线断路 D ②根据表针偏转情况，接c、d时有示数，说明不是灯A断路；接e、f时有示数，说明也不是灯B断路；接d、e时电阻无穷大，可以断定是d、e间导线断路。 方法技巧 用多用电表检测电路故障的方法 1．电流挡检测：将多用电表串联在电路中，若示数为零，说明与电流表串联的部分电路断路。 2．电压挡检测：将多用电表与部分电路并联，若示数为零，说明该部分电路完好。若示数等于电动势，说明该部分电路中有断点。 3．欧姆挡检测：将各元件与电源断开，然后接到红、黑表笔间，若电阻无穷大说明此元件断路。　 角度2　应用多用电表探测电学“黑箱”问题 [典例5]　(2023·山东潍坊模拟)如图所示，已知黑箱外有A、B、C三只接线柱，黑箱内有一只定值电阻和一个二极管，它们的两端都直接接在接线柱上。用多用电表依次测三只接线柱间的阻值，结果如下表所示。请判定黑箱内的结构。 [答案]　见解析 红表笔 A A B C C B 黑表笔 B C C B A A 阻值/Ω 100 150 50 2 000 2 100 100 先由二极管的反向截止的性质分析，由表可知，接B、C和C、B时测量结果不同，故在B、C间一定有二极管存在；同理可知在A、C间也有二极管存在，并且A、C间的正向电阻大于B、C之间的正向电阻，说明A、C间包含电阻；而接A、B和B、A时阻值不变，故说明A、B间只有电阻，B、C间接二极管。所以黑箱内的结构如图所示。 三 达标检测 巩固提高 2 3 4 1 1．(2023·浙江杭州二模)多用电表可以测量电阻，也可以测量电流与电压，下列测量电路是某同学设计的有关测量电路。 A．用图甲方案测量小灯泡的电阻 B．用图乙方案测量小灯泡的电流 C．用图丙方案测量小灯泡两端的电压 D．用图丁方案测量二极管的正向电阻 已知这位同学已经正确调节选择开关， 他能顺利完成测量，且不会损坏仪器 的是__________。 AC 2 3 4 1 图甲方案电阻所在回路已经断开，则可以测量电阻，不会损坏仪器，故A正确；图乙方案多用电表极性接错，不但无法测量，而且会损坏仪器，故B错误；图丙方案接法正确，可以测量电压，故C正确；图丁方案，不但极性接错，而且二极管所在电路处于通电状态，不但无法测量，而且会损坏仪器，故D错误。 2 3 4 1 2．某实验小组在练习使用多用电表的实验中： (1)用多用电表测量某元件的电阻，选用“×10”倍率的电阻挡测量，发现多用电表指针的偏转角度过小，因此需选择________(选填“×1”或“×100”)倍率的电阻挡，并需__________(填操作过程)后，再次进行测量，若多用电表的指针如图甲所示，测量结果为________ Ω。 ×100 欧姆调零 700 2 3 4 1 (1)多用电表指针的偏转角度过小说明指针靠近无穷处，即电阻较大，所以要换更高的挡位，因此需选择“×100”倍率的电阻挡，同时注意欧姆调零，多用电表的测量结果为7 Ω×100＝700 Ω。 2 3 4 1 (2)实验小组最后将一量程为3 V的电压表改装成可测量电阻的仪表——欧姆表。 ①先用如图乙所示的电路测量该电压表的内阻，图中电源内阻可忽略不计，闭合开关S，将电阻箱的阻值调到3 kΩ时，电压表恰好满偏；将电阻箱的阻值调到12 kΩ时，电压表的指针恰好半偏，由以上信息可求得电压表的内阻RV＝________ kΩ。 6 2 3 4 1 2 3 4 1 ②将图乙所示的电路稍做改变，在电压表两端接上两个表笔，就改装成了一个可测量电阻的简易欧姆表，如图丙所示，为将表盘的电压刻度转换为电阻刻度，进行了如下操作：将两表笔断开，闭合开关S，调节电阻箱，使指针指在“3 V”处，此处刻度应标阻值为∞；再保持电阻箱阻值不变，在两表笔间接不同阻值的已知电阻，找出对应的电压刻度，则“1 V”处对应的电阻刻度为________ Ω。 1 000 2 3 4 1 2 3 4 1 3．(2023·福建泉州高三检测)某同学用多用电表做了以下两个实验： (1)用欧姆挡测量一电阻的阻值(约580～610 Ω)，进行了如图甲所示的a、b、c、d四个操作，正确的顺序是________；其中步骤b的指针指在图乙所示的刻度处，该同学选择的倍率为________(选填“×1”“×10”或“×100”)。 adcb ×10 2 3 4 1 (1)机械调零，调节指针定位螺丝使指针指到电流零刻度线处；将选择开关旋至合适的挡位；欧姆调零，两个表笔短接，调整欧姆调零旋钮，让指针指在电阻为零的位置；连接待测电阻测量，读出表盘电阻的读数，乘以挡位开关倍数，乘积即为电阻值；测完后将多用电表挡位调到交流电压的最高挡，或“OFF”挡，故正确的顺序是adcb。由于电阻的阻值(约580～610 Ω)，根据题图乙所示的刻度可知选择的倍率为×10。 2 3 4 1 (2)欧姆挡进行电阻调零后，为了测量红、黑表笔短接时流出多用电表的电流Im，该同学设计了如图丙所示的电路，但电路中有一处接线错误，请指出：____________________________； 电流表的正负接线柱接反 2 3 4 1 小于 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 4．如图所示的黑箱中有三只完全相同的电学元件，小明使用多用电表对其进行探测。 (1)在使用多用电表前，发现指针不在左边“0”刻度线处，应先调整图中多用电表的________(选填“A”“B”或“C”)。 A 2 3 4 1 (1)使用多用电表前应先调整指针定位螺丝A，使指针指到左边的“0”刻度线处。 2 3 4 1 (2)在用多用电表的直流电压挡探测黑箱a、b接点间是否存在电源时，一表笔接a，另一表笔应________(选填“短暂”或“持续”)接b，同时观察指针偏转情况。 (2)为保护多用电表的内部元件，在测量黑箱中是否存在电源时，应短暂接触接点b。 短暂 2 3 4 1 (3)在判定黑箱中无电源后，将选择开关旋至欧姆“×1”挡，调节好多用电表，测量各接点间的阻值。测量中发现，每对接点间正反向阻值均相等，测量记录如下表。两表笔分别接a、b时，多用电表的示数如图所示。 请将记录表补充完整，并在如图所示的黑箱中画出一种可能的电路。 答案：图见解析 两表笔所接的接点 多用电表的示数 a，b ________Ω a，c 10.0 Ω b，c 15.0 Ω 5.0 2 3 4 1 (3)欧姆表的读数为5.0×1 Ω＝5.0 Ω；每对接点间正反向电阻均相同，说明黑箱中没有二极管元件，只有电阻，由测量电阻最大值为15.0 Ω可知，每个电阻的最小值为5.0 Ω，接法如图甲所示；电阻值还可能为10.0 Ω，接法如图乙所示。 $$